Programowanie i edukacja STEAM w Twojej szkole

Edukacja na miarę XXI wieku

Dla sympatycznych Uczestników konferencji

Zastosowania informatyki w dydaktyce - informatyka w naukach ścisłych

Piotr Ożarski – PCEN w Rzeszowie

Rzeszów, 26 listopada 2019 r.

Informatyka od klasy I SP - programowanie z IoT

https://www.youtube.com/watch?time_continue=30&v=0aoN8Zk0MBs

Już dzieci mogą kodować - NASK

https://www.youtube.com/watch?v=N2AFHDniCao

Prof. dr hab. Krzysztof Diks UW - X edycja Akademii TIK

Dlaczego i w jaki sposób uczyć algorytmiki i programowania?Rekurencja a iteracja

praca z uczniami - Politechnika Rzeszowska - 18.10.2014 r.

Praktycznie wyglądać to może także tak…

Prof. dr hab. Krzysztof Diks UW - X edycja Akademii TIKDlaczego i w jaki sposób uczyć algorytmiki i programowania?

Rekurencja a iteracjapraca z uczniami - Politechnika Rzeszowska - 18.10.2014 r.

Programowanie w praktyce

Albo tak… 5 lat później

Prof. dr hab. Krzysztof Diks UW – „Oswajanie Algorytmów” XV edycja Akademii Technologii Informacyjnej i Komunikacyjnej

praca z uczniami i nauczycielami - SP nr 18 w Rzeszowie - 18.10.2019 r.Co łączy labirynt, zagadki z przeprawą przez rzekę i przelewaniem miodu oraz podróżą w Holandii?

Programowanie w praktyce

XXI wiek – przyszłość wg Future Work Skills 2020 IFTF

Według autorów Raportu IFTF kompetencje przyszłości, którezapewnią dzisiejszym uczniom aktywne uczestnictwo w nowymrynku pracy, to:

1.Zdolność do odkrywania, ale i nadawania głębszego sensutemu, co chcemy wyrazić – Sense-making.

2.Inteligencja społeczna, czyli zdolność do komunikowania się wprosty i bezpośredni sposób, a także wchodzenia w relacjemiędzyludzkie – Social intelligence.

3.Myślenie adaptacyjne, biegłość w rozwiązywaniu problemów,wymyślaniu rozwiązań i odpowiedzi wykraczających poza schemat– Adaptive thinking.

4.Kompetencje kros-kulturowe, czyli zdolność do funkcjonowaniaw zróżnicowanym środowisku kulturowym – Cross-culturalcompetency.

http://www.iftf.org/uploads/media/SR-1382A_UPRI_future_work_skills_sm.pdf

5. Zdolność przetwarzania dużej ilości informacji, rozumowaniaopartego na danych (zwłaszcza wyciągania wniosków z tzw.Big Data) – Computational thinking.

6. Umiejętność korzystania z nowych mediów, czyli nie tylkopublikowanie postów na Facebooku w najbardziejodpowiednim czasie. Także zdolność do krytycznej oceny iopracowania treści publikowanych w nowych mediach orazwykorzystania ich w skutecznej komunikacji – New-medialiteracy.

7. Interdyscyplinarność rozumiana jako umiejętność czytania irozumienia pojęć w wielu dyscyplinach – Transdisciplinarity.

8. Myślenie projektowe, zdolność do prezentowania i rozwijaniasposobów pracy dla osiągnięcia pożądanych wyników –Design mindset.

Future Work Skills 2020 Report IFTF

UCZENIE SIĘ PRZEZ PROJEKT – podstawa STEAM

Rozwiązuj prawdziwe

wyzwania

9. Zdolność do zmaksymalizowania funkcjonowaniapoznawczego i przyswajania wielu bodźców przy użyciuróżnych narzędzi i technik – Cognitive load management.

10. Zdolność do współpracy wirtualnej w sposób wydajny,zaangażowany i wykazujący obecność w pracy wirtualnegozespołu – Virtual collaboration

Institute for the Future (IFTF) - niezależna, niedochodowa strategicznagrupą badawcza z ponad 40-letnim doświadczeniem wprognozowaniu. Podstawą jej pracy jest identyfikacja pojawiającychsię trendów i nieciągłości, które przekształcą globalne społeczeństwoi globalny rynek.

Instytut Badawczy Uniwersytetu Phoenix prowadzi badania naukowedotyczące pracujących uczniów, szkolnictwa wyższego i przemysłu wcelu poprawy wyników edukacyjnych i promowania lepiejprzygotowanej siły roboczej.

Future Work Skills 2020 Report IFTF

STEM = Nauka Technologia Inżynieria Matematyka

• W USA miliony dolarów zostały przeznaczone na szkolenianauczycieli, dotacje, badania i programy szkolne promująceedukację STEM.

• W ostatnim dziesięcioleciu zaobserwowaliśmy wzrost ofertykursów matematycznych i z przedmiotów ścisłych, wyższeoczekiwania w zakresie testowania oraz ewolucję uczeniasię opartego na projektach przy użyciu STEM.

• Intensywny rozwój STEM spotkał się z jednej strony zentuzjastycznym odbiorem, z drugiej zaś z zarzutami odehumanizację edukacji, bo…

• Uczniowie w programach STEM mogą mieć więcejmożliwości uczenia się przez doświadczenie niż w czasietypowych zajęć lekcyjnych, ale są ograniczeni jedynie donauki, technologii, inżynierii i matematyki.

Nauka Technologia Inżynieria Sztuka Matematyka

STEAM to edukacyjne podejście do nauki, które wykorzystuje naukę,technologię, inżynierię, sztukę i matematykę jako punkty dostępu doprowadzenia studiów, dialogu i myślenia krytycznego.Efektem końcowym są studenci, którzy podejmują przemyślaneryzyko, angażują się w naukę doświadczalną, wytrwale rozwiązująproblemy, podejmują współpracę i pracują nad procesem twórczym.To innowatorzy, nauczyciele, liderzy i uczniowie XXI wieku!

http://educationcloset.com/steam/what-is-steam/

Inicjatywa STEAM

STEAM to inicjatywa edukacyjna stworzona przez RhodeIsland School of Design, która dodaje sztukę dooryginalnej struktury STEM.

Według szkoły projektowania w Rhode Island, celem jestwspieranie prawdziwej innowacji, która łączy umysłnaukowca lub technologa z koncepcją artysty lubprojektanta.

Filozofia STEAM odzwierciedla więc koncepcję:

STEAM = Science & Technology interpretowane przez

Engineering & Artsbazujące na Mathematics

Podstawą jest matematyka!

Współczesny świat – XXI wiek

Świat stanowi spójną całość, tak samo jak spójną całośćstanowi edukacja. Dla przykładu nikt z nas, patrząc nadrzewo, nie mówi: „to drzewo, więc to nauka” lub „niebojest niebieskie, więc to sztuka”.Postrzegamy i interpretujemy świat holistycznie, równieżw taki sposób radzimy sobie z rozwiązywaniem wszelkichzadań i wyzwań, jakie niesie nam życie, zarówno wkontekście osobistym, jak i zawodowym.

https://www.empikfoto.pl/plakat,drzewo-rodzinne https://pl.depositphotos.com/vector-images/drzewo.html

Współczesny świat – XXI wiek – ku refleksji!

Twórcy STEAM uważają, że przyjęty podział na przedmiotynie odzwierciedla naturalnego sposobu rozumieniaświata przez człowieka.Izolowanie koncepcji, wiedzy, informacji, standardów, oceni praktycznych działań jest sposobem zakłóceniatypowego przebiegu poznawania przez ucznia rozumieniaświata i ograniczanie innowacji.

Ryszard Kucha

Jak być twórczym nauczycielem w odtwórczym świecie szkoły i edukacji?

Ewa Frankiewicz

Współczesny twórczy nauczyciel a internetowa blokada intelektu

“THE ABILITY TO

INVENT AND

DEVELOP THEIR

PROBLEM

SOLVING SKILLS

HAS TAKEN OUR

LESSONS TO THE

NEXT LEVEL.” Karen Fleming

Head ICT, Keble Prep

Potencjał, wynalazczość, rozwiązywanie problemów (zadań), lekcje na coraz wyższym poziomie…

STEAM – edukacja, gospodarka XXI wieku

STEAM to sposób kształcenia znany na świecie od kilkulat, skoncentrowany na tym, aby zaspokoić prawdziwepotrzeby gospodarki XXI wieku poprzez rozwójkompetencji przyszłości.

STEAM ukierunkowany jest na kształcenie uczniów, którzyw efekcie realizacji STEAM-owych projektów potrafią:• myśleć w sposób innowacyjny, niestandardowy,• podejmują rozważne ryzyko,• angażują się w eksperymentalne uczenie się,• twórcze rozwiązywanie problemów,• podejmują współpracę,• aktywnie uczestniczą w procesach twórczych.

Kreatywność w klasie, aktywność, radość działania…

Fizyka

Technologia

STEAM – słowo kluczowe: ART - SZTUKA

Sam STEM nie rozwija kompetencjiprzyszłości oraz nie zapewniaholistycznego rozwoju uczniów.

STEAM jest sposobem naskorzystanie ze STEM iuzupełnieniem go poprzezzintegrowanie bloków STEM zesztuką.

STEAM przenosi STEM na wyższypoziom – pozwala uczniompołączyć naukę z praktykamiartystycznymi i projektowaniem.

STEAM – jak wspomniano powyżej– angażuje cały potencjał uczniaoraz wszystkie obszary jego mózgu.

Sztuka – szeroko rozumiana

…STEAM-owe pokolenie to pokolenie innowatorów

Czyli każda osoba, która kreuje, wytwarza i wdrażaszeroko rozumiane innowacje, na przykład przemysłowe,społeczne etc., potrzebuje edukacji STEAM - niezależnieod tego, jaki zawód wybierze – czy będzie inżynierem,designerem, socjologiem czy też specjalistą w innejdziedzinie.

Każdy inżynier, który wprowadza innowację, potrzebujeznacznie więcej niż znajomość matematyki, inżynierii isprawności technologicznej. Potrzebuje także myśleniaprojektowego, kreatywności, komunikacji i umiejętnościartystycznych, aby zrealizować te innowacje.Dzisiejsi innowatorzy to twórcze osoby, współpracującew otwartych przestrzeniach, dzielące się pomysłami zinnymi myślicielami, twórcami na całym świecie.

Nauka - STEAM z użyciem IoT - SAM Labs Londyn

Jak uczyć STEAM-owo?

Wiemy już, co oznacza STEAM - pora zrozumieć, żeuczenie STEAM nie polega tylko na równoległej edukacjipięciu bloków tematycznych. To coś więcej.

Oto tylko 3 wybrane przykłady realizacji zajęć STEAM:

1. Praktyczne Projekty.

STEAM obejmuje praktyczne nauczanie, ale nie tylko zewzględu na wykonanie projektu. Projekty STEAMumożliwiają otwartą eksplorację i rozwiązywanieproblemów, jak również tworzenie własnych autorskichrozwiązań. Im więcej zmysłów uczniowie zaangażują wedukację, tym więcej zapamiętają, tym więcej się nauczą.Doświadczenia czerpane z praktycznych projektówprzynoszą naukę do prawdziwego życia, dzieci budują,tworzą i odkrywają, że nauka jest dla nich ważna.

Eksploracja, programowanie, logika, wyobraźnia…STEAM

Jak uczyć STEAM-owo?

2. Prawdziwe światowe problemy.

W projektach STEAM dzieci mają wyszukiwać w świecierzeczywistym realne problemy i znajdować rozwiązania.Włączenie takich działań skupia dzieci na ważnychelementach edukacji oraz ukazuje celowość nauki i jejzastosowanie w prawdziwym życiu. W projektachuczestniczyć mogą zewnętrzni eksperci, przedstawicielerozmaitych organizacji związanych z tematyką projektu.

3. Uczenie się zamiast nauczania.

Dzieci samodzielnie projektują sposób rozwiązaniaproblemu, samodzielnie wybierają do jego rozwiązaniaspośród znanych im i dostępnych w placówce narzędzi.

Uczniowie przejmują kontrolę nad uczeniem się, nauczyciel przyjmuje rolę wspierającą.

„Dobra szkoła dobrym Nauczycielem stoi!”

https://www.youtube.com/watch?v=NXVJtdz-suk

NAUCYCIEL to OSOBOWOŚĆ = WZÓR

Programowanie = Kodowanie

Dla już zainteresowanych…

STEAM-owe lekcjedr hab. Marlena PLEBAŃSKA, mgr Katarzyna TROJAŃSKA,

wyd. ELITERA, eBookSTEAM-owe lekcje to nie tylko pierwsza w Polsce, ale także pierwszaw Europie książka poświęcona tematyce STEAM. Aktywny udział wjej tworzeniu brali uczniowie. Jest to więc książka o dzieciachtworzona przez dzieci. Przedstawia ogólnoświatowy trend w edukacjirozwijający się od ok. 20 lat.Stawia ona ucznia w roli badacza, odkrywcy, projektanta iwykonawcy, który wykorzystuje naukę, technologie, inżynierię,sztukę i matematykę do tworzenia własnych rozwiązań, projektów iinnowacji.

Książka zawiera teoretyczne wprowadzenie do tematyki STEAM,wyniki badania poświęconego STEAM, opinie nauczycieli orazekspertów stosujących już STEAM w swojej pracy dydaktycznej, orazosiemnaście autorskich scenariuszy zajęć STEAM przetestowanych wpraktyce.

Przykład dobrej praktyki łączenia nauki, technologii, inżynierii,

sztuki i matematyki w życiu zawodowym i prywatnym

Działanie twórcze, a nie tylko odtwórcze!

Sztuczna inteligencja – Petros Psyllos - lat 25

Interesuje się sztuczną inteligencją, elektroniką, robotyką,kognitywistyką i futurologią.Lista jego osiągnięć wydaje się w pierwszej chwili nieprawdopodobna,zważywszy, że ma 25 lat i nie skończył jeszcze studiów - przed nimostatni semestr Wydziału Informatyki Politechniki Białostockiej.Został uznany przez amerykańskiego „Forbes” za jednego z 30najlepszych europejskich innowatorów przed 30-ką oraz przezMassachusetts Institute of Technology Review za jednego z 10najzdolniejszych młodych wynalazców w Polsce.Laureat New Europe 100 – listy liderów innowacji w EuropieŚrodkowo-Wschodniej według „Res Publiki”, FunduszuWyszehradzkiego, Google’a i „Financial Timesa”. Został nagrodzonyprzez World Invention Intellectual Property Associations iInternational Federation of Inventors’ Associations za "wybitneosiągnięcia w dziedzinie wynalazczości". Żeby testować algorytmysztucznej inteligencji stworzył m.in. innymi robota Polobota.

Sztuczna inteligencja – Petros Psyllos - lat 25Dnia 20 września 2019 roku wygłosiłem referat podczas Podkarpackiego Festiwalu Nauki w Centrum Wystawienniczo – Kongresowym Województwa Podkarpackiego G2A Arena w Jasionce niedaleko Rzeszowa.Mój wykład dotyczył nowoczesnych technologii, m.in. sztucznej inteligencji, neuromorficznych komputerów, cyborgizacji człowieka, komputerów kwantowych, interfejsów człowiek - komputer, chatbotów, wirtualnej rzeczywistości etc.

Średnia wieku...

Startup - tymczasowa organizacja lub młode innowacyjne przedsiębiorstwo poszukujące modelu biznesowego, który

zapewniłby mu zyskowny wzrost.

Joachim Horn z Belgii do Londynu,

przez Tokyo Institute of Technology. Twórca i Prezes SAM Labs

Historia Joachima Horna – Microsoft StoriesJoachim Horn - Ted Instytute

Wółpraca z wieloma instytucjami, aby uczynić naukę według STEAM bogatą w interesujące projekty.

SAM Labs

Rhode Island School of DesignAkademia Sztuk Pięknych - USA

Czym jest zestaw SAM Labs?

Zestawy SAM Labs to bezprzewodowe klocki, które wraz z inteligentną aplikacją,inspirują do tworzenia wynalazków za pomocą programowania graficznego ikodowania.SAM jest narzędziem, które w rękach uczniów daje nowe możliwości, odkrywapotencjał ucznia, pobudza jego kreatywne myślenie, a przede wszystkim uczyprogramowania oraz przedmiotów STEAM (matematyka, informatyka,technologia, nauki ścisłe, sztuka).

Naszym celem jest obudzenie u dzieci i młodzieży instynktu wynalazcy.Wierzymy, że każde dziecko go ma i SAM dostarcza narzędzi, aby ten instynkt wyrazić.

Wizja i misja

Historia rozwoju 2013-2019

2013PoczątekPomysł Joachima Horna Apr. 2014

SAM Labs

Powstaje SAM Labs

Prawdziwy początekZebraliśmy $200K na Kickstarterze

Sep. 2014

Jun. 2015SAM Labs produkcjaDostarczyliśmy ponad 1000 zestawów

Pierwsza prawdziwa inwestycja, zebraliśmy $4.5M poprzez Imperial Innovation

Feb. 2016 $

July 2019Dynamiczny rozwój$8.9M obrotu w 2019, ponad 4000 szkół

SAM Labs first came to life as a Kickstarter project, raising $160,000. With this latest round of funding, SAM Labs has secured a total of $19.8 million in

investments…

SAM Space App

SAM Blocks

SAM’s Curious Cars App

Aplikacja SAM Space dostępna na tablet z Windows oraz iPad z iOS

czujnik pochylenia siłownik

czujnik temp.

światło RGB

silnik wibracyjny brzęczyk czujnik zbliżeniowy

potencjometr suwakowy silnik DC czujnik natężenia światłarezystor do regulacji innych bloków

przycisk, włącznik

Zaangażuj uczniów używając niekończących sie możliwości SAM

Nauka oparta na projektach

Różne zastosowania, projekty, twórcza zabawa

https://www.samlabs.com/projects/category/curious

Internet rzeczy (również Internet przedmiotów, ang. Internet of Things – IoT) –koncepcja, wedle której jednoznacznie identyfikowalne przedmioty mogąpośrednio albo bezpośrednio gromadzić, przetwarzać lub wymieniać dane zapośrednictwem instalacji elektrycznej inteligentnej KNX lub sieci komputerowej. Dotego typu przedmiotów zaliczają się między innymi urządzenia gospodarstwadomowego, artykuły oświetleniowe i grzewcze, urządzenia noszone (wearables).Termin został użyty po raz pierwszy przez brytyjskiego przedsiębiorcę i twórcęstart-upów Kevina Ashtona w 1999 r.

Co to jest IoT?

Info: https://pl.wikipedia.org/wiki/Internet_rzeczy

Obszary zastosowańSystemy realizacji Internetu rzeczy są praktycznie nieograniczone i obejmują między innymi:

• Inteligentne domy, inteligentne budynki• Inteligentne miasta - Rzeszów naszpikowany kamerami• Inteligentne sieci zdrowia• Inteligentne przedsiębiorstwa, inteligentny przemysł• Inteligentne systemy energetyczne• Inteligentne systemy pomiarowe• Monitorowanie środowiska, monitorowanie zagrożeń

Krakowski Błękitek

wzrost w latach - Internetu rzeczy

Liczba podłączonych urządzeń

INTERNET RZECZY – rozwój 1988-2020

DLACZEGO?

Masowa

edukacja i

masowa

produkcja

Czy to jest

edukacja na

obecne czasy?

Postęp technologiczny

Gotowi na przyszłość

Connected car – Tesla – elektryczne autozasięg ponad 300 km, 100 km/h w 3,2 s

Elon Mask – Solar City

Smart Home – Nest Thermostat = Inteligentny dom

Nest to inteligentny termostat, dzięki któremu możnaz łatwością sterować temperaturą w domu.Urządzenie jest bardzo zaawansowane, ale przy tymbanalne w obsłudze. Temperaturą w domu możnasterować obracając pokrętło Nesta, bądź z poziomuaplikacji mobilnej. Nest jest bowiem połączony zdomową siecią Wi-Fi.Nest uczy się cyklu życia domowników i po pewnymczasie sam zaczyna inteligentnie dobieraćtemperaturę do ich oczekiwań…

http://www.spidersweb.pl/2015/11/nest-3-w-europie.html

Connected fridge – połączenie z lodówką

IoT w praktyce na użytek

domowy

Robot SAM –prostota + wyobraźnia

Rok szkolny ruszył, a z nim moje zajęcia rewalidacyjne. Chcę podzielić się radością, a przyczyną tej radości jest zestaw Curious Cars SAM Labs. Prowadzę zajęcia z uczniem z autyzmem sprzężonym z lekkim upośledzeniem. Znam go od "małego", a w tym roku dane mi jest mieć z Nim zajęcia. Aktualnie jest uczniem klasy szóstej. Jego motywacja do podjęcia jakiejkolwiek działalności jest bardzo słaba, sam nie nawiązuje kontaktu z obcymi. Ze mną widywał się na korytarzu. Aż tu nagle... Na pierwsze zajęcia przyniosłam właśnie Curious Cars. Po pierwsze pracował WSPANIALE, nie musiałam interweniować, by chciał pracować. Świetnie poradził sobie z kolejnymi krokami, sam chcącprzez nie przechodzić. Ale to nie wszystko... Następnego dnia miał zajęcia z inną nauczycielką i... pytał gdzie ja jestem. Jestem pewna, że to wpływ klocków SAM! Na ogół wielką trudność sprawia Mu wytrwała praca, a w tym przypadku, nie było problemu. Skupienie na pracy ok. 30 min!

Z doświadczeń pedagogicznych

Literatura i netoteka

STEAM

•STEAM – edukacja przyszłości - Marlena PLEBAŃSKA – Meritum nr 4/2018

•STEAM-owe lekcje - Katarzyna TROJAŃSKA - Meritum nr 4/2018

•STEAM-owe lekcje - Marlena PLEBAŃSKA , Katarzyna TROJAŃSKA wyd. ELITERA,

SAM Labs•Strona główna projektu - https://www.samlabs.com

•Wikipedia - https://en.wikipedia.org/wiki/Sam_Labs

•Kanał YouTube SAM Labs https://www.youtube.com/channel/UCAdCYul3ZKxSlMlx1w7DFYw

Testy:

http://www.techagekids.com/2016/02/sam-labs-wireless-electronics-review.html&prev=search

http://www.gettingsmart.com/2016/11/sam-labs-inventor-kit-review/

https://geekdad.com/2016/12/sam-labs-curious-cars/

https://translate.google.pl/translate?hl=pl&sl=en&u=http://www.thetestpit.com/2016/11/review-sam-labs-curious-cars.html&prev=search

Dziękuję pięknie za uwagę i zachęcam do odważnej refleksji

nad tematem STEAM:

dokąd i jak zmierzamy?

Zapraszam Państwa do udziału w comiesięcznych spotkaniach

Akademii TIK PCEN w Rzeszowie.Informacji na www.pcen.pl

Piotr Ożarski pozarski@pcen.pl